CN110158238A - 一种石墨烯纳米复合材料的制备方法 - Google Patents

一种石墨烯纳米复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110158238A
CN110158238A CN201810263521.4A CN201810263521A CN110158238A CN 110158238 A CN110158238 A CN 110158238A CN 201810263521 A CN201810263521 A CN 201810263521A CN 110158238 A CN110158238 A CN 110158238A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polyimides
kynoar
graphene oxide
spinning
dispersion liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810263521.4A
Other languages
English (en)
Inventor
车春玲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Jiaxing Environmental Protection Technology Co Ltd
Original Assignee
Shandong Jiaxing Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Jiaxing Environmental Protection Technology Co Ltd filed Critical Shandong Jiaxing Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority to CN201810263521.4A priority Critical patent/CN110158238A/zh
Publication of CN110158238A publication Critical patent/CN110158238A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0015—Electro-spinning characterised by the initial state of the material
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/70—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
    • D04H1/72—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
    • D04H1/728—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by electro-spinning

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

本发明涉及一种石墨烯纳米复合材料的制备方法，通过静电纺丝技术制备了聚酰亚胺/聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合纳米纤维膜，氧化石墨烯分散均匀，加入成孔剂，提高了复合纳米纤维膜的孔隙率及比表面积，同时孔径分布均匀，纤维膜可广泛用于物质的分离与富集、催化剂载体、离子吸附、废水处理等领域。

Description

一种石墨烯纳米复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于石墨烯材料技术领域，具体涉及一种石墨烯纳米复合材料的制备方法。
背景技术
石墨烯是仅有一个碳原子厚度，碳原子以sp2杂化轨道组成蜂巢晶格结构的纳米尺度二维材料。具有量子霍尔效应、比表面积大、表面疏水、电化学性质优异、化学性质稳定等特点；同时，石墨烯具有片层共轭结构，层层叠加可形成致密的隔绝层。目前添加石墨烯的复合材料已成为材料界研究的重点和热点，纳米纤维具有长径比大、比表面积高、表面能和活性高以及量子尺寸效应等特点，可广泛应用于过滤和分离、生物及医学治疗、催化和电池材料等领域。
聚酰亚胺具有优良的机械性能，是一种综合性能优异的膜材料。聚偏氟乙烯具有很好的耐热性、化学稳定性、高机械强度和韧性、高耐磨性、非电子导体等特征，是制备静电纺丝膜的优良材料。
静电纺丝是一种简单高效的可制备多种不同类型聚合物纳米纤维的方法，静电纺丝技术是基于高压静电场下导电流体产生高速喷射的原理。在非牛顿流体溶液上通入几至几十千伏的高压(交流或直流)，在喷丝头和接地极间瞬时产生一个极不均匀的电场。电场强度超过某一临界值后，电场力将克服液滴表面张力形成射流，经过溶剂的挥发或熔体冷却最终在接收装置上得到纳米纤维膜。制备的纳米纤维膜具有比表面积高、孔隙率高、渗透阻力低和吸附力强等特点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨烯纳米复合材料的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种石墨烯纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）将氧化石墨烯加入N,N’-二甲基甲酰胺中，超声分散3-5h后，得到质量浓度3-8%的分散均匀的氧化石墨烯分散液；
2）将聚酰亚胺置于烘箱中于100℃烘干18-24小时，然后加入N-甲基吡咯烷酮和无水乙醇组成的混合溶剂中超声分散2小时，得质量浓度为5-10%的聚酰亚胺分散液；
3）将聚偏氟乙烯加入N,N’-二甲基甲酰胺和丙酮组成的混合溶剂中，于40-50℃搅拌3-6小时，得质量浓度为1-5%的聚偏氟乙烯分散液；
4）将聚酰亚胺分散液和聚偏氟乙烯分散液混合均匀得混合液，然后在搅拌条件下按一定比例将氧化石墨烯分散液逐滴加入混合液中，加入成孔剂，搅拌均匀后，真空条件下静置脱泡12-24小时，静电纺丝得纤维膜；
5）将纤维膜于纯水中浸泡5-10h，然后在真空干燥箱中50-90℃干燥5-8h，得聚酰亚胺/聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合纳米纤维膜。
具体地，所述步骤4）中氧化石墨烯、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯的质量比为10-15：3-7：2-5。
具体地，所述步骤4）中的成孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、三氯甲烷、四异氰酸酯中的一种，成孔剂的加入量为氧化石墨烯质量的0.5-1.5%。
具体地，所述步骤4）中静电纺丝条件为：纺丝电压为30-55kV，接收装置与针头间的纺丝距离为20cm，喷丝头纺丝溶液的流速为0.5-2mL/h。
本发明具有以下有益效果：本发明通过静电纺丝技术制备了聚酰亚胺/聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合纳米纤维膜，氧化石墨烯分散均匀，加入成孔剂，提高了复合纳米纤维膜的孔隙率及比表面积，同时孔径分布均匀，纤维膜可广泛用于物质的分离与富集、催化剂载体、离子吸附、废水处理等领域。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
实施例1
一种石墨烯纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）将氧化石墨烯加入N,N’-二甲基甲酰胺中，超声分散5h后，得到质量浓度7%的分散均匀的氧化石墨烯分散液；
2）将聚酰亚胺置于烘箱中于100℃烘干22小时，然后加入N-甲基吡咯烷酮和无水乙醇组成的混合溶剂中超声分散2小时，得质量浓度为7%的聚酰亚胺分散液；
3）将聚偏氟乙烯加入N,N’-二甲基甲酰胺和丙酮组成的混合溶剂中，于50℃搅拌6小时，得质量浓度为5%的聚偏氟乙烯分散液；
4）将聚酰亚胺分散液和聚偏氟乙烯分散液混合均匀得混合液，然后在搅拌条件下将氧化石墨烯分散液逐滴加入混合液中，氧化石墨烯、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯的质量比为12：5：5，加入占氧化石墨烯质量的1%的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀后，真空条件下静置脱泡12小时，静电纺丝得纤维膜，纺丝条件为：纺丝电压为30kV，接收装置与针头间的纺丝距离为20cm，喷丝头纺丝溶液的流速为1mL/h。
5）将纤维膜于纯水中浸泡10h，然后在真空干燥箱中60℃干燥7h，得聚酰亚胺/聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合纳米纤维膜。
实施例2
一种石墨烯纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）将氧化石墨烯加入N,N’-二甲基甲酰胺中，超声分散4h后，得到质量浓度3%的分散均匀的氧化石墨烯分散液；
2）将聚酰亚胺置于烘箱中于100℃烘干24小时，然后加入N-甲基吡咯烷酮和无水乙醇组成的混合溶剂中超声分散2小时，得质量浓度为5%的聚酰亚胺分散液；
3）将聚偏氟乙烯加入N,N’-二甲基甲酰胺和丙酮组成的混合溶剂中，于45℃搅拌4小时，得质量浓度为4%的聚偏氟乙烯分散液；
4）将聚酰亚胺分散液和聚偏氟乙烯分散液混合均匀得混合液，然后在搅拌条件下将氧化石墨烯分散液逐滴加入混合液中，氧化石墨烯、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯的质量比为10：3：4，加入占氧化石墨烯质量的:1.5%的三氯甲烷，搅拌均匀后，真空条件下静置脱泡24小时，静电纺丝得纤维膜，纺丝条件为：纺丝电压为55kV，接收装置与针头间的纺丝距离为20cm，喷丝头纺丝溶液的流速为0.5mL/h。
5）将纤维膜于纯水中浸泡8h，然后在真空干燥箱中50℃干燥8h，得聚酰亚胺/聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合纳米纤维膜。
实施例3
一种石墨烯纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）将氧化石墨烯加入N,N’-二甲基甲酰胺中，超声分散3h后，得到质量浓度5%的分散均匀的氧化石墨烯分散液；
2）将聚酰亚胺置于烘箱中于100℃烘干18小时，然后加入N-甲基吡咯烷酮和无水乙醇组成的混合溶剂中超声分散2小时，得质量浓度为10%的聚酰亚胺分散液；
3）将聚偏氟乙烯加入N,N’-二甲基甲酰胺和丙酮组成的混合溶剂中，于40℃搅拌5小时，得质量浓度为3%的聚偏氟乙烯分散液；
4）将聚酰亚胺分散液和聚偏氟乙烯分散液混合均匀得混合液，然后在搅拌条件下将氧化石墨烯分散液逐滴加入混合液中，氧化石墨烯、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯的质量比为15：7：3，加入占氧化石墨烯质量的0.5%的四异氰酸酯，搅拌均匀后，真空条件下静置脱泡18小时，静电纺丝得纤维膜，纺丝条件为：纺丝电压为40kV，接收装置与针头间的纺丝距离为20cm，喷丝头纺丝溶液的流速为1.5mL/h。
5）将纤维膜于纯水中浸泡7h，然后在真空干燥箱中80℃干燥6h，得聚酰亚胺/聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合纳米纤维膜。
实施例4
一种石墨烯纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）将氧化石墨烯加入N,N’-二甲基甲酰胺中，超声分散4h后，得到质量浓度8%的分散均匀的氧化石墨烯分散液；
2）将聚酰亚胺置于烘箱中于100℃烘干20小时，然后加入N-甲基吡咯烷酮和无水乙醇组成的混合溶剂中超声分散2小时，得质量浓度为8%的聚酰亚胺分散液；
3）将聚偏氟乙烯加入N,N’-二甲基甲酰胺和丙酮组成的混合溶剂中，于50℃搅拌3小时，得质量浓度为1%的聚偏氟乙烯分散液；
4）将聚酰亚胺分散液和聚偏氟乙烯分散液混合均匀得混合液，然后在搅拌条件下将氧化石墨烯分散液逐滴加入混合液中，氧化石墨烯、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯的质量比为13：4：2，加入占氧化石墨烯质量的:1%的三氯甲烷，搅拌均匀后，真空条件下静置脱泡18小时，静电纺丝得纤维膜，纺丝条件为：纺丝电压为50kV，接收装置与针头间的纺丝距离为20cm，喷丝头纺丝溶液的流速为2mL/h。
5）将纤维膜于纯水中浸泡5h，然后在真空干燥箱中90℃干燥5h，得聚酰亚胺/聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合纳米纤维膜。

Claims (4)

1.一种石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将氧化石墨烯加入N,N’-二甲基甲酰胺中，超声分散3-5h后，得到质量浓度3-8％的分散均匀的氧化石墨烯分散液；
2)将聚酰亚胺置于烘箱中于100℃烘干18-24小时，然后加入N-甲基吡咯烷酮和无水乙醇组成的混合溶剂中超声分散2小时，得质量浓度为5-10％的聚酰亚胺分散液；
3)将聚偏氟乙烯加入N,N’-二甲基甲酰胺和丙酮组成的混合溶剂中，于40-50℃搅拌3-6小时，得质量浓度为1-5％的聚偏氟乙烯分散液；
4)将聚酰亚胺分散液和聚偏氟乙烯分散液混合均匀得混合液，然后在搅拌条件下按一定比例将氧化石墨烯分散液逐滴加入混合液中，加入成孔剂，搅拌均匀后，真空条件下静置脱泡12-24小时，静电纺丝得纤维膜；
5)将纤维膜于纯水中浸泡5-10h，然后在真空干燥箱中50-90℃干燥5-8h，得聚酰亚胺/聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合纳米纤维膜。
2.如权利要求1所述的石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中氧化石墨烯、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯的质量比为10-15：3-7：2-5。
3.如权利要求1所述的石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中的成孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、三氯甲烷、四异氰酸酯中的一种。
4.如权利要求1所述的石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中静电纺丝条件为：纺丝电压为30-55kV，接收装置与针头间的纺丝距离为20cm，喷丝头纺丝溶液的流速为0.5-2mL/h。
CN201810263521.4A 2018-03-28 2018-03-28 一种石墨烯纳米复合材料的制备方法 Pending CN110158238A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810263521.4A CN110158238A (zh) 2018-03-28 2018-03-28 一种石墨烯纳米复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810263521.4A CN110158238A (zh) 2018-03-28 2018-03-28 一种石墨烯纳米复合材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110158238A true CN110158238A (zh) 2019-08-23

Family

ID=67636402

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810263521.4A Pending CN110158238A (zh) 2018-03-28 2018-03-28 一种石墨烯纳米复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110158238A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111589307A (zh) * 2020-06-10 2020-08-28 杨晓飞 一种复合纳滤膜及其制备方法
CN111636213A (zh) * 2020-05-13 2020-09-08 江苏金由新材料有限公司 一种聚四氟乙烯口罩纤维面层的制备方法
CN114016285A (zh) * 2021-12-14 2022-02-08 盐城工业职业技术学院 一种用于海水淡化的功能纳米纤维膜的制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130055558A1 (en) * 2011-09-06 2013-03-07 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Method for manufacturing touch panel
US20130295384A1 (en) * 2012-05-03 2013-11-07 Taiwan Textile Research Institute Transparent Electrode with Flexibility and Method for Manufacturing the Same
CN103774345A (zh) * 2014-01-24 2014-05-07 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种高效低阻抗菌空气净化滤膜的制备方法
CN105176086A (zh) * 2014-05-28 2015-12-23 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 取向石墨烯/聚合物复合体系、其制备方法及应用
CN105420928A (zh) * 2015-11-04 2016-03-23 北京国科华仪科技有限公司 一种柔性的仿贝壳结构电磁屏蔽纤维材料及其制备方法
CN105506780A (zh) * 2016-01-12 2016-04-20 山东佳星环保科技有限公司 一种石墨烯聚苯胺复合材料的制备方法
CN105714408A (zh) * 2015-09-29 2016-06-29 江西师范大学 一种基于分子组装的聚吡咙/聚酰亚胺/氧化石墨烯三元纳米复合材料的制备方法
CN107579189A (zh) * 2017-07-25 2018-01-12 华南理工大学 一种MXene有机复合物膜及其制备方法与作为锂硫电池隔离膜的应用

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130055558A1 (en) * 2011-09-06 2013-03-07 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Method for manufacturing touch panel
US20130295384A1 (en) * 2012-05-03 2013-11-07 Taiwan Textile Research Institute Transparent Electrode with Flexibility and Method for Manufacturing the Same
CN103774345A (zh) * 2014-01-24 2014-05-07 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种高效低阻抗菌空气净化滤膜的制备方法
CN105176086A (zh) * 2014-05-28 2015-12-23 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 取向石墨烯/聚合物复合体系、其制备方法及应用
CN105714408A (zh) * 2015-09-29 2016-06-29 江西师范大学 一种基于分子组装的聚吡咙/聚酰亚胺/氧化石墨烯三元纳米复合材料的制备方法
CN105420928A (zh) * 2015-11-04 2016-03-23 北京国科华仪科技有限公司 一种柔性的仿贝壳结构电磁屏蔽纤维材料及其制备方法
CN105506780A (zh) * 2016-01-12 2016-04-20 山东佳星环保科技有限公司 一种石墨烯聚苯胺复合材料的制备方法
CN107579189A (zh) * 2017-07-25 2018-01-12 华南理工大学 一种MXene有机复合物膜及其制备方法与作为锂硫电池隔离膜的应用

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111636213A (zh) * 2020-05-13 2020-09-08 江苏金由新材料有限公司 一种聚四氟乙烯口罩纤维面层的制备方法
CN111636213B (zh) * 2020-05-13 2023-03-17 江苏金由新材料有限公司 一种聚四氟乙烯口罩纤维面层的制备方法
CN111589307A (zh) * 2020-06-10 2020-08-28 杨晓飞 一种复合纳滤膜及其制备方法
CN111589307B (zh) * 2020-06-10 2022-06-14 东莞市逸轩环保科技有限公司 一种复合纳滤膜及其制备方法
CN114016285A (zh) * 2021-12-14 2022-02-08 盐城工业职业技术学院 一种用于海水淡化的功能纳米纤维膜的制备方法
CN114016285B (zh) * 2021-12-14 2024-01-30 盐城工业职业技术学院 一种用于海水淡化的功能纳米纤维膜的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105483939B (zh) 一种多孔石墨烯纳米纤维膜的制备方法
CN110158238A (zh) 一种石墨烯纳米复合材料的制备方法
CN107195894B (zh) 一种金属碳纳米纤维复合材料及其制备方法和应用
CN105926156B (zh) 多孔的反式橡胶超细纤维无纺布及其制备方法和用途
CN106654126A (zh) 一种锂硫电池隔膜及其制备方法
Imaizumi et al. Phenolic resin-based carbon thin fibers prepared by electrospinning: additive effects of poly (vinyl butyral) and electrolytes
CN101192681A (zh) 锂离子电池电极表面直接复合纳米纤维隔膜的装置及方法
CN106848314A (zh) 锂硫电池用双层多孔碳纳米纤维的制备方法及利用其制备正极材料的方法
CN105251376A (zh) 一种纳米颗粒/纤维复合膜的制备方法
CN106245232A (zh) 氧化石墨烯@高聚物纳米纤维多层膜及其制备方法和应用
CN102433614A (zh) 一种低收缩率高强度纳米碳纤维的制备方法
CN107051382A (zh) 一种二氧化碳吸附用多孔碳纳米纤维材料及其制备方法
CN109468701A (zh) 静电纺丝装置、取向Fe3O4/Gr/PAN复合导电纳米纤维及其制备方法
Wang et al. Preparation of flexible phenolic resin-based porous carbon fabrics by electrospinning
CN106435841A (zh) 一种聚丙烯腈基多孔碳纤维的制备方法
CN108315877A (zh) 一种石墨烯无纺布及其生产制造工艺
CN107475902A (zh) 一种超疏水纤维膜的制备方法
CN105887466A (zh) 静电纺聚丙烯腈纳米纤维吸附碳纳米管材料及其制备方法
CN109763210A (zh) 离子液体制备纤维素基碳纤维或碳膜的方法
CN108666580A (zh) 一种聚合物三维集流体、制备方法及应用
CN106854779A (zh) 一种碳纳米管定向增强的碳纤维复合材料及其制备方法
CN110257944A (zh) 一种功能化纳米复合膜的制备方法及应用
CN109913970A (zh) 一种多孔纳米纤维及其制备及电极
CN102978718B (zh) 一种静电纺丝法量产纳米纤维的装置及方法
CN103911766A (zh) 反式橡胶纤维材料、其制备方法和用途

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190823